DE102019207886A1 - Method for stand-by operation of a primary reformer - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stand-by Betriebs eines Primärreformers, insbesondere während eines Störfalls, mindestens umfassend die folgenden Schritte:- reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes; und- Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf; und- Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre und ein Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers umfassend Reformerrohre im Falle einer Anlagenstörung einer Synthesegasverarbeitungsanlage mindestens umfassend die folgenden Schritte:I. Prüfung ob eines oder mehreres der Ereignisse der Gruppe a.) oder b.) eingetreten ist, wobei- Ereignisse der Gruppe a.) umfassen: Erdgasausfall; Ausfall eines Instrumentenluftsystems zur Steuerung der Ventile am Primärreformer; Ausfall eines oder beider Gebläse für die Verbrennungsluft; Ausfall eines oder beider Gebläse für das Rauchgas am Primärreformer, Abschaltung der Dampferzeugung; eine Verbrennungsluftmenge von weniger als 50 % des Normalbetriebes; einem Brenngasdruck von weniger als 30 % des Normalbetriebes und/oder einen Brengasdruck von weniger als 0,15 barg;- Ereignisse der Gruppe b.) umfassen: eine um 60 % bis 75 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge; ein um 6 % bis 16 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis und/oder ein S/C-Verhältnis (steam to carbon ratio) von kleiner 2,5)II. Abschalten des Primärreformers sofern ein oder mehrere Ereignisse der Gruppe a.) eingetreten sind oder;III. Reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes und Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf und Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre falls ein Ereignis der Gruppe b.) und kein Ereignis der Gruppe a.) eingetreten ist;IV. Keine Abschaltung des Primärreformers falls kein Ereignis der Gruppen a.) oder b.) eingetreten ist.The invention relates to a method for stand-by operation of a primary reformer, in particular during an accident, at least comprising the following steps: reducing a fuel gas supply to the primary reformer to a minimum of 20% to 50% of normal operation; and- flowing through the reformer tubes with process steam; and- Shutting off the natural gas feed into the reformer pipes and a method for the selective shutdown of a primary reformer comprising reformer pipes in the event of a system failure of a synthesis gas processing plant at least comprising the following steps: I. Check whether one or more of the events of group a.) Or b.) Has occurred, whereby - events of group a.) Include: natural gas failure; Failure of an instrument air system to control the valves on the primary reformer; Failure of one or both fans for the combustion air; Failure of one or both fans for the flue gas on the primary reformer, shutdown of steam generation; an amount of combustion air of less than 50% of normal operation; a fuel gas pressure of less than 30% of normal operation and / or a fuel gas pressure of less than 0.15 barg; - Events of group b.) include: a feed gas quantity reduced by 60% to 75% of normal operation; a 6% to 16% of normal operation reduced steam / carbon ratio and / or an S / C ratio (steam to carbon ratio) of less than 2.5) II. Switching off the primary reformer if one or more events of group a.) Have occurred or; III. Reduce a fuel gas supply of the primary reformer to a minimum of 20% to 50% of normal operation and flow through the reformer tubes with process steam and shut off the natural gas supply in the reformer tubes if an event of group b.) And no event of group a.) Has occurred; IV. No shutdown of the primary reformer if no event of groups a.) Or b.) Has occurred.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stand-by-Betriebs eines Primärreformers, insbesondere während eines Störfalls und ein Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers.The invention relates to a method for stand-by operation of a primary reformer, in particular during a fault, and a method for selectively switching off a primary reformer.

Primärreformer dienen der Erzeugung von Wasserstoff, Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid. Durch weitere, verfahrensspezifische Aufreinigungsschritte kann ein Synthesegas z.B. für die Ammoniak- oder Methanolproduktion hergestellt werden oder reiner Wasserstoff.Primary reformers are used to generate hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide. Through further, process-specific purification steps, a synthesis gas can e.g. for ammonia or methanol production, or pure hydrogen.

Die Erzeugung von Wasserstoff, insbesondere zur Herstellung von Ammoniak und Methanol ist ein wichtiger Basisprozess in der chemischen Industrie.The production of hydrogen, especially for the production of ammonia and methanol, is an important basic process in the chemical industry.

Ammoniak ist die weltweit zweitmeist produzierte synthetische Chemikalie (Ullmannn's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co. KGaA, Weinheim, DOI:10.1002/14356007.o02_o11, im folgenden „Ullmann's“).Ammonia is the second most produced synthetic chemical worldwide (Ullmannn's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, DOI: 10.1002 / 14356007.o02_o11, hereinafter referred to as "Ullmann's").

Die Herstellung von Ammoniak erfolgt dabei im Wesentlichen aus den Elementen Wasserstoff und Stickstoff in Anwesenheit eines Eisenkatalysators. Die Temperaturen bewegen sich häufig im Bereich zwischen 400 °C und 500 °C und bei einem Druck über 100 bar. Der wesentliche Faktor für die Prozesskosten liegen dabei in der Bereitstellung von Wasserstoff aus der Synthesegas Herstellung (Ullmann's, Seite 139).The production of ammonia essentially takes place from the elements hydrogen and nitrogen in the presence of an iron catalyst. The temperatures are often in the range between 400 ° C and 500 ° C and at a pressure above 100 bar. The essential factor for the process costs is the provision of hydrogen from the synthesis gas production (Ullmann's, page 139).

Eine Erzeugung von Ammoniak erfolgt dementsprechend bevorzugt im Grundsatz wie beispielsweise bei Holleman, Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102 Auflage, 2007, Seiten 662-665 (ISBN 978-3-11-017770-1) beschrieben, basierend auf dem „Haber-Bosch-Verfahren“ aus den Elementen gemäß Gleichung [1]: 3 H2 + N2 ⇌ 2 NH3 + 92.28 kJ [1] Das Edukt Stickstoff (N2) kann beispielsweise durch Tieftemperaturluftzerlegung gewonnen werden. Der Wasserstoff wird bevorzugt über den „Steam-Reforming-Prozess“ (z.B. wie in Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, Seite 536 bis 539, ISBN 978-3-527-30446-2) gemäß Gleichung [2] erhalten: CnH2m + nH2O ⇌ (n+m) H2 + nCO [2] In der anschließenden „Kohlendioxid-Konvertierung“ erfolgt eine weitere Umsetzung gemäß Gleichung (3): CO + H2O ⇌ CO2 + H2 [3] Accordingly, ammonia is preferably generated in principle as described, for example, by Holleman, Wiberg, Textbook of Inorganic Chemistry, 102 Edition, 2007, pages 662-665 (ISBN 978-3-11-017770-1), based on the "Haber- Bosch method "from the elements according to equation [1]: 3 H 2 + N 2 ⇌ 2 NH 3 + 92.28 kJ [1] The starting material nitrogen (N 2 ) can be obtained, for example, by decomposition of low-temperature air. The hydrogen is preferred via the “steam reforming process” (e.g. as in Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, pages 536 to 539, ISBN 978-3-527-30446- 2) obtained according to equation [2]: C n H 2 m + nH 2 O ⇌ (n + m) H 2 + nCO [2] In the subsequent "carbon dioxide conversion" there is a further conversion according to equation (3): CO + H 2 O ⇌ CO 2 + H 2 [3]

Auch Methanol ist mit einer Jahresproduktion 2007 von 52,1 × 106 t (Saade, G.A. (2009) Chemical Economics Handbook-SRI Consulting) eine bedeutende Grundchemikalie. Wie in „Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, Seite 686 bis 694, ISBN 978-3-527-30446-2“ beschrieben, lässt sich die Umsetzung vereinfacht über die Gleichungen [4] und [5] beschreiben: CO + 2 H2 ⇌ CH3OH [4] CO2 + 3 H2 ⇌ CH3OH + H2O [5] With an annual production of 52.1 × 10 6 t in 2007 (Saade, GA (2009) Chemical Economics Handbook-SRI Consulting), methanol is also an important basic chemical. As described in "Andreas Jess, Peter Wasserscheid, Chemical Technology, An Integrated Textbook, Wiley-VCH, 2013, pages 686 to 694, ISBN 978-3-527-30446-2", the implementation can be simplified using the equations [4 ] and [5] describe: CO + 2 H 2 ⇌ CH 3 OH [4] CO 2 + 3 H 2 ⇌ CH 3 OH + H 2 O [5]

Geeignete Reaktionsbedingungen und Katalysatoren für die Methanolsynthese lassen sich ebenfalls der obigen Literaturstelle entnehmen.Suitable reaction conditions and catalysts for the methanol synthesis can also be found in the above literature reference.

In einer weiteren Anwendung kann der Reformer zur Dehydrierung (Wasserstoffabspaltung) von Propan oder Butan zu Propen bzw. Buten verwendet werden.In a further application, the reformer can be used for the dehydrogenation (elimination of hydrogen) of propane or butane to propene or butene.

Im Primärreformer werden in der endothermen Reformierungsreaktion Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Methan mit Hilfe von Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid (sowie zum Teil CO2) gespalten.In the primary reformer, in the endothermic reforming reaction, hydrocarbons, such as methane, are split into hydrogen and carbon monoxide (and in some cases CO 2 ) with the aid of water vapor.

Der An- und Abfahrvorgang von synthesegaserzeugenden Anlagen, z.B. Ammoniak- und Wasserstoffanlagen ist aufgrund der vielen aufwendigen Prozessschritte sehr zeitaufwendig. Besonders in einem Störfall der Anlage sollte es vermieden werden, dass nicht betroffene Anlagenteile mit abgeschaltet werden. Dies wird bereits häufig durch die üblichen Verriegelungssysteme in dieser Form gelöst. Es gibt jedoch auch den Fall, dass einzelne Anlagenteile aufgrund von Störgrößen abgeschaltet werden, obwohl die Störgröße· nicht direkt aus dem Anlagenteil heraus resultiert, sondern diesen nur negativ beeinflusst. In diesem Fall würde unnötigerweise das komplette Anlagensegment mit abgeschaltet werden. Das Verriegelungssystem einer synthesegaserzeugenden Anlage ist sehr komplex und je weiter (zeitlich) vorne im Prozess die Störung angesiedelt ist, desto größer ist die Anzahl der abgeschalteten Systeme.The start-up and shutdown process of synthesis gas generating plants, e.g. Ammonia and hydrogen systems are very time-consuming due to the many complex process steps. Particularly in the event of a system malfunction, it should be avoided that unaffected system parts are also switched off. This is often solved in this form by the usual locking systems. However, there is also the case that individual parts of the system are switched off due to disturbance variables, although the disturbance variable does not result directly from the part of the system, but only has a negative effect on it. In this case, the entire system segment would be switched off unnecessarily. The interlocking system of a plant generating synthesis gas is very complex and the further (temporally) ahead in the process the fault is, the greater the number of systems that are switched off.

Allerdings gibt es auch Rückwirkungen von den hinteren Prozesssystemen auf die vorderen, in welchen auch eine kleine Störung im letzten Prozesssystem eine Abschaltung der vorderen Prozesssysteme auslösen kann.However, there are also repercussions from the rear process systems on the front ones, in which a small disturbance in the last process system can trigger a shutdown of the front process systems.

Eines der zeitaufwendigsten Systeme in einer solchen Anlage in Bezug auf die An- und Abfahrvorgänge ist das Primärreformersystem mit dazugehörigem Rauchgaskanal. Im Fall eines Ausfalls dieser Prozesseinheit, muss in den meisten Fällen eine Spülung mit Dampf mit anschließender Stickstoffspülung vorgenommen werden. Bei Ausfällen mit kurzer Dauer kann unter Umständen auf die Spülung mit Stickstoff verzichtet werden. Entscheidend für die Dauer des Wiederanfahrens des Primärreformersystems ist dabei die Temperatur innerhalb der Reformerbox sowie· die Temperatur der Reformerrohre. Sollte der Ausfall des Reformers sich über einen längeren Zeitraum hinziehen, welcher die Temperatur unterhalb eines Schwellenwertes fallen lässt, der eine Kondensation des Vorwärmdampfes im Primärreformer und den nachgeschalteten Apparaten erwarten lässt, ist es nötig beim Wiederanfahren eine sehr aufwendige vierstufige Anfahrprozedur zu durchlaufen, bevor sich der Primärreformer wieder im Normalbetrieb befindet. Diese aufwendige Anfahrprozedur des Primärreformers dauert im Durchschnitt ca. 24 Stunden, was einen erheblichen Produktionsausfall mit entsprechendem finanziellem Verlust mit sich bringt.One of the most time-consuming systems in such a system with regard to the start-up and shutdown processes is the primary reformer system with the associated flue gas duct. In the event of a failure of this process unit, in most cases a Purge with steam followed by nitrogen purge. In the event of short-term failures, it may be possible to dispense with flushing with nitrogen. The temperature inside the reformer box and the temperature of the reformer tubes are decisive for the duration of the restart of the primary reformer system. If the failure of the reformer extends over a longer period of time, which causes the temperature to fall below a threshold value that suggests condensation of the preheating steam in the primary reformer and the downstream equipment, it is necessary to go through a very complex four-stage start-up procedure when restarting the primary reformer is back in normal operation. This elaborate start-up procedure for the primary reformer takes on average about 24 hours, which results in a considerable loss of production with a corresponding financial loss.

Der Primärreformer wird vom kalten Zustand bis in den Betriebszustand üblicherweise in mehreren Schritten angefahren. Dabei sind konstruktionsbedingt und durch die Vorgaben des Katalysatorherstellers gewisse Temperaturgradienten einzuhalten. Zusammenfassend ergibt sich, dass um den Primärreformer aus dem kalten Zustand anzufahren, in Summe ca. 20-24 Stunden erforderlich sind, was ca. einen Tag an Produktionsausfall mit entsprechendem finanziellem Verlust bedeutet.The primary reformer is usually started up in several steps from the cold state to the operating state. Due to the design and the specifications of the catalyst manufacturer, certain temperature gradients must be observed. In summary, it can be seen that to start up the primary reformer from the cold state, a total of approx. 20-24 hours are required, which means approx. One day of loss of production with a corresponding financial loss.

EP 0 093 502 A1 offenbart einen Prozess zur Synthese von Ammoniak umfassend eine katalytische Umsetzung im Primärreformer und Sekundärreformer. Der Sekundärreformer wird mit geringfügig erhöhten Sauerstoffanteil betrieben. EP 0 093 502 A1 discloses a process for the synthesis of ammonia comprising a catalytic conversion in the primary reformer and secondary reformer. The secondary reformer is operated with a slightly increased proportion of oxygen.

US 3,027,237 A offenbart ein Verfahren zur Reaktivierung von nickelbasierten Katalysatoren in der Synthesegasherstellung. U.S. 3,027,237 A discloses a method for reactivating nickel-based catalysts in synthesis gas production.

US 3,827,987 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak oder Wasserstoff. Bei der Dampfreformierung von Erdgas wird Wasserstoff hinzugefügt um die Lebensdauer des Reformers und Katalysators zu erhöhen. U.S. 3,827,987 A discloses a method for producing ammonia or hydrogen. During the steam reforming of natural gas, hydrogen is added to increase the life of the reformer and catalyst.

US 4,728,506 A offenbart einen Anfahrprozess für eine Anlage zur Ammoniakherstellung, insbesondere im Bereich des Primärreformers. U.S. 4,728,506 A discloses a start-up process for a plant for ammonia production, in particular in the area of the primary reformer.

Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, den Primärreformer im Falle einer Anlagenstörung nur soweit wie nötig abzuschalten bzw. einen Grundbetrieb aufrechtzuerhalten, welcher ein schnelles Wiederanfahren des Primärreformers nach dem Störfall ermöglicht.The present invention has the task of switching off the primary reformer only to the extent necessary in the event of a system malfunction or of maintaining basic operation which enables the primary reformer to be restarted quickly after the malfunction.

Die Aufgabe der Erfindung wird überraschenderweise durch ein Verfahren zum Stand-by-Betriebs eines Primärreformers gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The object of the invention is surprisingly achieved by a method for stand-by operation of a primary reformer according to claim 1. Advantageous refinements emerge from the subclaims.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers umfassend Reformerrohre im Falle einer Anlagenstörung einer Synthesegasverarbeitungsanlage. Vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.The invention further comprises a method for the selective shutdown of a primary reformer comprising reformer tubes in the event of a system failure of a synthesis gas processing system. Advantageous refinements emerge from the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Stand-by-Betriebs eines Primärreformers, insbesondere während eines Störfalls, umfasst mindestens die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt wird die Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes reduziert (bzw. gedrosselt). Anschließend werden die Reformerrohre mit Prozessdampf durchströmt und die Erdgaszufuhr in die Reformerrohre wird abgestellt. Mit Hilfe dieser erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, beim Wiederanfahren der Prozessanlage die Zeitspanne für das Anfahren des Primärreformers deutlich zu verkürzen, da in diesem Falle die Vorwärmung mit Stickstoff entfallen würde, beispielsweise insgesamt ca. 10 bis 15 Stunden Zeitersparnis. Lediglich die vom Hersteller empfohlene Reduktion des Primärreformerkatalysators nach einer Dampfphase von länger als sechs Stunden wäre nötig. Damit lässt sich überraschenderweise die Anfahrphase des Primärreformers von über 20 Std. auf lediglich 6 Stunden verkürzen, wodurch ein halber Tag Produktionsausfall vermieden werden kann. Außerdem werden Emissionen, welche durch ein „kaltes Anfahren“ entstehen würden, vermieden.The method according to the invention for stand-by operation of a primary reformer, in particular during an accident, comprises at least the following steps. In a first step, the fuel gas supply to the primary reformer is reduced (or throttled) to a minimum of 20% to 50% of normal operation. The reformer tubes are then flowed through with process steam and the natural gas supply into the reformer tubes is shut off. With the help of this method according to the invention, it is thus possible to significantly shorten the time for starting up the primary reformer when restarting the process plant, since in this case preheating with nitrogen would be omitted, for example a total of about 10 to 15 hours of time savings. Only the reduction of the primary reformer catalyst recommended by the manufacturer after a vapor phase of more than six hours would be necessary. In this way, surprisingly, the start-up phase of the primary reformer can be shortened from more than 20 hours to just 6 hours, which means that half a day of production downtime can be avoided. In addition, emissions that would result from a "cold start" are avoided.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers umfassend Reformerrohre im Falle einer Anlagenstörung einer Synthesegasverarbeitungsanlage. Das Verfahren umfasst mindestens die folgenden Schritte. In einem ersten Schritt I erfolgt die Prüfung ob eines oder mehreres der Ereignisse der Gruppe a.), d.h. Erdgasausfall; Ausfall eines Instrumentenluftsystems zur Steuerung der Ventile am Primärreformer; Ausfall eines oder beider Gebläse für die Verbrennungsluft; Ausfall eines oder beider Gebläse für das Rauchgas am Primärreformer, Abschaltung der Dampferzeugung; eine Verbrennungsluftmenge von weniger als 50 % des Normalbetriebes; einem Brenngasdruck von weniger als 30 % des Normalbetriebes, und/oder einen Brenngasdruck von weniger als 0,15 barg (bar gauge /Relativdruck) bzw. 1,15 bar (Absolutdruck) oder ein Ereignis nach b.) eingetreten ist. Ereignisse der Gruppe b.) umfassen: eine um ungefähr 50% bis 80 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge; ein um ungefähr 5 % bis 20 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis und/oder ein S/C-Verhältnis (steam to carbon ratio, d.h. Dampf zu Kohlenstoff Verhältnis von kleiner 2,5. Bei einem Ereignis der Gruppe a.), d.h. einem schwerwiegenden Störfall wird der Primärreformers abgeschaltet (Schritt II). Ist ein weniger schwerwiegendes Ereignis der Gruppe b.) und dabei gleichzeitig kein Ereignis der Gruppe a.) eingetreten, so erfolgt das Reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes und Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf und Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre bis das Anlagenproblem (d.h. ein Ereignis der Gruppe b.)) behoben ist (Schritt III).The invention further comprises a method for the selective shutdown of a primary reformer comprising reformer tubes in the event of a system failure of a synthesis gas processing system. The method comprises at least the following steps. In a first step I, the test is carried out to determine whether one or more of the events of group a.), Ie natural gas failure; Failure of an instrument air system to control the valves on the primary reformer; Failure of one or both fans for the combustion air; Failure of one or both fans for the flue gas on the primary reformer, shutdown of steam generation; an amount of combustion air of less than 50% of normal operation; a fuel gas pressure of less than 30% of normal operation and / or a fuel gas pressure of less than 0.15 barg (bar gauge / relative pressure) or 1.15 bar (absolute pressure) or an event according to b.) has occurred. Events of group b.) Include: an amount of feed gas reduced by approximately 50% to 80% of normal operation; a steam reduced by approximately 5% to 20% of normal operation / Carbon ratio and / or an S / C ratio (steam to carbon ratio, ie steam to carbon ratio of less than 2.5. In the event of an event of group a.), Ie a serious incident, the primary reformer is switched off (step II). If a less serious event of group b.) And at the same time no event of group a.) Has occurred, the fuel gas supply of the primary reformer is reduced to a minimum of 20% to 50% of normal operation and the reformer tubes are flowed through with process steam and the Supply of natural gas into the reformer tubes until the system problem (ie an event of group b.)) Has been resolved (step III).

Sollte keines der Ereignisse der Schritte II und III eingetreten sein, so folgt in Schritt IV keine Abschaltung des Primärreformers falls kein Ereignis der Gruppen a.) oder b.) eingetreten ist. Das erfindungsgemäße Verfahren schließt ausdrücklich die Abschaltung des Primärreformers aus anderen als den voranstehend und nachfolgend genannten Ereignissen nicht aus.If none of the events of steps II and III have occurred, then in step IV the primary reformer is not switched off if no event of groups a.) Or b.) Has occurred. The method according to the invention expressly does not exclude the disconnection of the primary reformer for events other than those mentioned above and below.

Die Prüfung und Steuerung der Schritte I bis IV erfolgt bevorzugt über ein Computersystem, welches mit geeigneten elektronischen Mess- und Regelvorrichtungen verbunden ist.The checking and control of steps I to IV is preferably carried out via a computer system which is connected to suitable electronic measuring and control devices.

Die folgenden bevorzugten Ausgestaltungen beziehen sich sowohl auf Verfahren zum Stand-by-Betrieb eines Primärreformers (soweit anwendbar) als auch das Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers.The following preferred refinements relate both to the method for stand-by operation of a primary reformer (if applicable) and the method for selectively switching off a primary reformer.

Bevorzugt entspricht die Menge an Prozessdampf in Schritt III. 20 % bis 60 %, besonders bevorzugt 30 % bis 40 % der regulären Menge im Normalbetrieb.The amount of process steam in step III is preferably the same. 20% to 60%, particularly preferably 30% to 40% of the regular amount in normal operation.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die die Synthesegasverarbeitungsanlage eine Ammoniakanlage, einen Ammoniak-Harnstoffkomplex, eine Wasserstoffanlage, Methanolanlage und/oder Mischkomplexe der voranstehenden Anlagen.In a preferred embodiment, the synthesis gas processing plant comprises an ammonia plant, an ammonia-urea complex, a hydrogen plant, methanol plant and / or mixed complexes of the above plants.

Bevorzugt erfolgt der Betrieb des Primärreformers gemäß Abschnitt III) für eine Dauer von 1 bis 14 Stunden.The primary reformer is preferably operated in accordance with section III) for a period of 1 to 14 hours.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 30 % bis 40 % des Normalbetriebes reduziert.In a preferred embodiment, the fuel gas supply of the primary reformer is reduced to a minimum of 30% to 40% of normal operation.

Bevorzugt werden die Schritte I, II, III und IV manuell oder über ein Computerprogramm gesteuert und vorgenommen.Steps I, II, III and IV are preferably controlled and carried out manually or via a computer program.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Schritte I, II, III und IV über automatisierte Messvorichtungen gemessen und/oder ein Computerprogramm gesteuert. Entsprechend den gemessen Verfahrensparametern erlaubt dies eine automatisierte Steuerung der Prozessschritte.In a preferred embodiment, steps I, II, III and IV are measured using automated measuring devices and / or a computer program is controlled. According to the measured process parameters, this allows automated control of the process steps.

Bevorzugt umfassen die Ereignisse der Gruppe b.) eine um 60 % bis 75 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge und/oder ein um 6 % bis 16 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis.The events of group b.) Preferably include an amount of feed gas reduced by 60% to 75% of normal operation and / or a steam / carbon ratio reduced by 6% to 16% of normal operation.

Des Weiteren wird die Erfindung anhand der folgenden Figur näher erläutert. Die Figur beschränkt dabei nicht den Schutzumfang der Erfindung, sondern dient nur der beispielhaften Erläuterung. Die Figur ist nicht maßstabsgetreu.Furthermore, the invention is explained in more detail with reference to the following figure. The figure does not limit the scope of protection of the invention, but rather serves only for an exemplary explanation. The figure is not true to scale.

Es zeigen:

  • 1 ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahren.
Show it:
  • 1 a flow sheet of the process of the invention.

1 zeigt ein Fließschema des erfindungsgemäßen Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers. In einem ersten Schritt I erfolgt die Prüfung ob eines oder mehreres der Ereignisse der Gruppe a.) oder b.) eingetreten ist. 1 shows a flow diagram of the method according to the invention for the selective shutdown of a primary reformer. In a first step I, the test is carried out to determine whether one or more of the events of group a.) Or b.) Has occurred.

Ereignisse der Gruppe a.) umfassen: Erdgasausfall; Ausfall eines Instrumentenluftsystems zur Steuerung der Ventile am Primärreformer; Ausfall eines oder beider Gebläse für die Verbrennungsluft; Ausfall eines oder beider Gebläse für das Rauchgas am Primärreformer, Abschaltung der Dampferzeugung; eine Verbrennungsluftmenge von weniger als 50 % des Normalbetriebes; einem Brenngasdruck von weniger als 30 % des Normalbetriebes, und/oder einen Brenngasdruck von weniger als 0,15 barg (bar gauge /Relativdruck) bzw. 1,15 bar. Ereignisse der Gruppe b.) umfassen: eine um 60% bis 75 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge; ein um 6 % bis 16 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis und/oder ein S/C-Verhältnis (steam to carbon ratio, d.h. Dampf zu Kohlenstoff Verhältnis von kleiner 2,5). In einem folgenden Schritt II wird der Primärreformers abgeschaltet sofern ein oder mehrere Ereignisse der Gruppe a.) eingetreten sind oder in einem Schritt III. erfolgt das Reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes und Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf und Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre falls ein Ereignis der Gruppe b.) und kein Ereignis der Gruppe a.) eingetreten ist. Sollte kein Ereignis der Gruppen a.) oder b.) eingetreten sein, so kann der Primärreformer im Regelfall weiter bis zum nächsten Wartungsintervall betrieben werden.Group a.) Events include: natural gas failure; Failure of an instrument air system to control the valves on the primary reformer; Failure of one or both fans for the combustion air; Failure of one or both fans for the flue gas on the primary reformer, shutdown of steam generation; an amount of combustion air of less than 50% of normal operation; a fuel gas pressure of less than 30% of normal operation, and / or a fuel gas pressure of less than 0.15 barg (bar gauge / relative pressure) or 1.15 bar. Events in group b.) Include: an amount of feed gas reduced by 60% to 75% of normal operation; a steam / carbon ratio reduced by 6% to 16% of normal operation and / or an S / C ratio (steam to carbon ratio, i.e. steam to carbon ratio of less than 2.5). In a subsequent step II, the primary reformer is switched off if one or more events of group a.) Have occurred or in a step III. the fuel gas supply of the primary reformer is reduced to a minimum of 20% to 50% of normal operation and process steam flows through the reformer tubes and the natural gas supply into the reformer tubes is shut off if an event of group b.) and no event of group a.) has occurred. If no event of groups a.) Or b.) Has occurred, the primary reformer can usually be operated until the next maintenance interval.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • EP 0093502 A1 [0015]EP 0093502 A1 [0015]
  • US 3027237 A [0016]US 3027237 A [0016]
  • US 3827987 A [0017]US 3827987 A [0017]
  • US 4728506 A [0018]US 4728506 A [0018]

Claims (9)

Verfahren zum Stand-by Betrieb eines Primärreformers, insbesondere während eines Störfalls, mindestens umfassend die folgenden Schritte: - reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes; und - Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf; und - Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre.Method for the stand-by operation of a primary reformer, in particular during an accident, at least comprising the following steps: - reduce a fuel gas supply of the primary reformer to a minimum of 20% to 50% of normal operation; and - Process steam flowing through the reformer tubes; and - Shutting off the natural gas supply in the reformer pipes. Verfahren zur selektiven Abschaltung eines Primärreformers umfassend Reformerrohre im Falle einer Anlagenstörung einer Synthesegasverarbeitungsanlage mindestens umfassend die folgenden Schritte: I. Prüfung ob eines oder mehreres der Ereignisse der Gruppe a.) oder b.) eingetreten ist, wobei - Ereignisse der Gruppe a.) umfassen: Erdgasausfall; Ausfall eines Instrumentenluftsystems zur Steuerung der Ventile am Primärreformer; Ausfall eines oder beider Gebläse für die Verbrennungsluft; Ausfall eines oder beider Gebläse für das Rauchgas am Primärreformer, Abschaltung der Dampferzeugung, eine Verbrennungsluftmenge von weniger als 50 % des Normalbetriebes; einem Brenngasdruck von weniger als 30 % des Normalbetriebes und/oder einen Brenngasdruck von weniger als 0,15 barg; - Ereignisse der Gruppe b.) umfassen: eine um 50% bis 80 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge, ein um 5 % bis 20 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis und/oder ein S/C-Verhältnis (steam to carbon ratio) von kleiner 2,5) II. Abschalten des Primärreformers sofern ein oder mehrere Ereignisse der Gruppe a.) eingetreten sind oder; III. Reduzieren einer Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 20 % bis 50 % des Normalbetriebes und Durchströmung der Reformerrohre mit Prozessdampf und Abstellen der Erdgaszufuhr in die Reformerrohre falls ein Ereignis der Gruppe b.) und kein Ereignis der Gruppe a.) eingetreten ist; IV. Keine Abschaltung des Primärreformers falls kein Ereignis der Gruppen a.) oder b.) eingetreten ist.Method for the selective shutdown of a primary reformer comprising reformer tubes in the event of a system failure of a synthesis gas processing plant at least comprising the following steps: I. Check whether one or more of the events of group a.) Or b.) Has occurred, whereby - Events of group a.) Include: natural gas failure; Failure of an instrument air system to control the valves on the primary reformer; Failure of one or both fans for the combustion air; Failure of one or both fans for the flue gas on the primary reformer, shutdown of steam generation, a combustion air volume of less than 50% of normal operation; a fuel gas pressure of less than 30% of normal operation and / or a fuel gas pressure of less than 0.15 barg; - Events of group b.) Include: a feed gas amount reduced by 50% to 80% of normal operation, a steam / carbon ratio reduced by 5% to 20% of normal operation and / or an S / C ratio (steam to carbon ratio) of less than 2.5) II. Switching off the primary reformer if one or more events of group a.) Have occurred or; III. Reduce a fuel gas supply of the primary reformer to a minimum of 20% to 50% of normal operation and flow through the reformer tubes with process steam and shut off the natural gas supply in the reformer tubes if an event of group b.) And no event of group a.) Has occurred; IV. No shutdown of the primary reformer if no event of groups a.) Or b.) Has occurred. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Prozessdampf in Schritt III. 20 % bis 60 %, bevorzugt 30 % bis 40 % der regulären Menge im Normalbetrieb entspricht.Procedure according to Claim 2 , characterized in that the amount of process steam in step III. 20% to 60%, preferably 30% to 40% of the regular amount in normal operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synthesegasverarbeitungsanlage eine Ammoniakanlage, einen Ammoniak-Harnstoffkomplex, eine Wasserstoffanlage, Methanolanlage und/oder Mischkomplexe der voranstehenden Anlagen umfasst.Method according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the synthesis gas processing plant comprises an ammonia plant, an ammonia-urea complex, a hydrogen plant, methanol plant and / or mixed complexes of the above plants. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Primärrefomers gemäß Abschnitt III) für eine Dauer von 1 bis 14 Stunden erfolgt.Method according to one of the Claims 2 to 4th , characterized in that the primary reformer according to section III) is operated for a period of 1 to 14 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Brenngaszufuhr des Primärreformers auf ein Minimum von 30 % bis 40 % des Normalbetriebes reduziert wird.Method according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the fuel gas supply of the primary reformer is reduced to a minimum of 30% to 40% of normal operation. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte I, II, III und IV manuell oder über ein Computerprogramm gesteuert und vorgenommen werden.Method according to one of the Claims 2 to 6th , characterized in that steps I, II, III and IV are controlled and carried out manually or via a computer program. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte I, II, III und IV über automatisierte Messvorichtungen gemessen und/oder ein Computerprogramm gesteuert werden.Method according to one of the Claims 2 to 7th , characterized in that steps I, II, III and IV are measured using automated measuring devices and / or controlled by a computer program. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ereignisse der Gruppe b.) eine um 60 % bis 75 % des Normalbetriebes reduzierte Feedgasmenge und/oder ein um 6 % bis 16 % des Normalbetriebes reduziertes Dampf/Kohlenstoffverhältnis umfassen.Method according to one of the Claims 2 to 8th , characterized in that the events of group b.) comprise a feed gas amount reduced by 60% to 75% of normal operation and / or a steam / carbon ratio reduced by 6% to 16% of normal operation.
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